以下是 James Kurose 的书《计算机网络》的摘录。
[...] 交换机足以满足这些小型网络的需求,因为它们可以本地化流量并增加总吞吐量,而无需配置任何 IP 地址。但由数千台主机组成的大型网络通常包括网络内的路由器(除了交换机)。[...]
因此,我的笔记本电脑现在通过无线连接所连接的东西,在我家乡我们称之为“路由器”。在瑞士,几乎每个人家里都有一台路由器,典型的家庭大约有 5 个人或更少。因此,大约有 5 个人连接到这个路由器,这与上述说法完全不符。将提供 WLAN 的东西称为“路由器”是完全错误的,还是我误解了什么?
答案1
因此,我的笔记本电脑现在通过无线连接连接到的东西,在我家乡我们称之为“路由器”。在瑞士,几乎每个人家里都有一台路由器,典型的家庭大约有 5 个人或更少。因此,大约有 5 个人连接到这个路由器,这与上述说法完全不符。
路由器可以或需要连接多少台设备,没有最低限制。路由器的用途只是连接不同的网络,例如,连接 2 台设备的网络也没什么不寻常的。
因此,企业网络确实有连接数千台设备的路由器,但您的家庭局域网确实也有一个小型路由器,如果您曾经使用过手机中的“热点”或“USB 网络共享”功能 - 它也会将手机变成路由器。
将提供 WLAN 的东西称为“路由器”是否完全错误,或者我误解了什么?
这些曾经被称为“无线路由器”,因为它们有“无线”(Wi-Fi)和“路由器”全部装在一个盒子里。我想说的是,提供 WLAN 的是“无线”部分。不是“路由器”部分。
随着时间的推移,词语确实会发生变化,因此为了清楚起见:当书中说“路由器”时,它指的是处理 IP 数据包和 IP 路由表的设备 - 它并不是指任何与 Wi-Fi 相关的东西。
至于把提供 WLAN 的东西称为“路由器”是否错误,这要视情况而定。在家里,大多数情况下,它确实是充当 IP 路由器的同一设备和提供 Wi-Fi。但例如在公司或大学建筑中,您会看到许多 Wi-Fi 设备根本不执行任何 IP 路由;它们只是 Wi-Fi“接入点”,而不是路由器。(反之亦然,所有这些接入点都连接到具有不Wi-Fi功能,它只是一个有线路由器。)
(如果你的“主”路由器无法为整个房子提供良好的 Wi-Fi 覆盖,通常只需将第二个无线路由器连接到它,这样就可以创建一个完整的第二个 LAN。但是,这里的许多帖子都会建议通过禁用实际的路由第二个路由器的功能,将其变成 Wi-Fi 接入点/网桥(为您提供无缝漫游等优势)。在这种情况下,该设备既是路由器,又不是路由器:它被设计为路由器,但不再像路由器一样工作。)
那么,无法通过交换机连接到互联网吗?您需要路由器,对吗?
从技术上来说你不需要,但实际上你确实需要。
你从技术上讲,不需要路由器。上游某处会有路由器——互联网实际上是通过使用路由器将网络互连而形成的——但不一定在你家。
然而,如果是家庭连接,那么你的 ISP 通常只会发出一IP 地址。在这种情况下,您可以将一台计算机直接连接到 ISP,也可以将另一台计算机直接连接到 ISP,但不能同时将两台计算机连接在一起。
家庭路由器提供了另一项功能 - NAT - 来处理这个问题。它们允许您的家庭网络使用“私有”寻址,ISP 不关心也不了解这一点,当数据包通过路由器时,它们会将其转换为您的“公共”(ISP 颁发的)地址。
由于共享一个 ISP 颁发的地址,这种 NAT 是路由器通常必需的一个主要原因,尽管它也带来其他好处 - 创建单独的网络让您可以自由决定自己的 IP 地址分配和一切;路由器还具有 DNS 缓存等有用的东西;等等。
在某种程度上,大型企业网络也是如此。它们可能不会技术上需要一个在他们的网络和 ISP 之间安装路由器,但是他们会有一个专门用来建立他们的网络和 ISP 之间分离的路由器。
调制解调器是否被视为网络中的另一个节点?
对此也没有简单的答案...
理论上,调制解调器的工作只是在两种信号之间进行转换,并不真正关心 IP 地址和不是在 IP 层显示为“节点”。实际上,这种情况并不总是发生。
现在很多调制解调器是实际上与路由器结合使用(参见上一节)。很少会发行两个单独的设备;如果调制解调器可以自行进行路由,则对 ISP 来说更便宜。然后调制解调器确实会出现在 IP 跟踪路由中,并且通常表现得就像您期望路由器表现的那样。
这也取决于哪一种它是什么样的调制解调器,即它处理哪种类型的网络技术(拨号?ADSL?带有 PPPoA 的 ADSL?VDSL?光纤以太网?GPON?4G/LTE?)。
某些 WAN 连接类型被构建为可以直接桥接到以太网,从而允许调制解调器充当“纯”调制解调器 - 例如,使用某些 ADSL 提供商或 GPON,您可以直接连接到 ISP 的网络,而调制解调器只是一个桥梁。
但另一方面,4G/LTE 不允许这样做;4G 调制解调器始终需要关心 IP,因此如果其目的是连接外部设备,那么它必须是路由器。
我们家里实际上有三个“路由器”(提供 wlan 的设备),它们都是组合调制解调器/路由器吗?
不,它们很可能不是通常意义上的调制解调器。如果是,那么它们不会是使用LAN 中间的调制解调器功能。
但在一个拥有数千台设备的网络中,理论上我们可以将它们全部连接到一个路由器,就像我家里的网络一样,而不需要额外的路由器?但效果不太好,对吧?
你可以是的,只需使用普通的交换机就可以连接很多设备。尽管将要在某些时候会出现扩展问题。仅举几个例子:
IP 路由是分层的、基于前缀的,网络中的所有地址都共享相同的前缀,因此一条路由可以处理任意数量的设备。例如,如果您有 10 个子网,那么路由器最多需要 10 条路由才能知道所有设备的去向(由于路由可以聚合,因此可能更少),即使每个子网都有数千台设备。
以太网交换机没有这个功能。它们只处理 MAC 地址(将它们与交换机端口关联),而 LAN 内的 MAC 地址彼此之间没有关系,因此交换机必须单独记住每个 MAC 地址。交换机通常能够记住 4k 或 8k 个 MAC 地址,因此如果它必须同时处理 10k 个 MAC 地址,事情就会开始出错。
大多数个人电脑和其他设备都会发出少量播送数据包发送到本地网络。(其中一些至关重要,例如 DHCP 请求或 ARP 查询,而另一些则不重要。例如,Chrome 偶尔会扫描附近的 Chromecast。)
广播数据包不会经过路由器,但它们会经过全部交换机。由于数千台设备仅通过交换机连接,因此很多必须将数据包传送到每个设备,无论该设备是否需要它们。
答案2
个人通常(并非总是)在一个盒子里有调制解调器、带小型交换机的路由器和无线设备。这可以轻松处理 10 到 20 台设备。路由器部分是真正的路由器。任何将调制解调器输出转换为内部网络(例如 192.168.1.1)的东西都是真正的路由器。
小型企业通常会在调制解调器前面安装路由器。无线是附加的。我们通常看到 50 人左右连接到一个路由器。这个数字不会给路由器带来负担。然而,带宽可能会限制用户,因为带宽需求。
小型企业路由器的总体吞吐能力应为 900 Mbits/sec 至 1 Gbit/sec。这不是端口速度。这是它处理所有连接的速度。VPN 通常喜欢高吞吐量。
此外,在小型企业中,人们会做不同的事情,有些事情在某个时间点不需要互联网。
我认为路由器的瓶颈更多是 ISP 带宽能力。客户总是需要更多,但疫情改变了这一点。
文章简要概括了“数千”台设备通常需要多个路由器。
但我自己的 Cisco RV345 VPN 路由器才是真正的路由器。任何将调制解调器输出转换为内部网络(例如 192.168.1.1)的东西都是真正的路由器。它不需要支持“数千”才能被称为路由器。